JPH06128611A - 湯流の形成方法及び装置 - Google Patents

湯流の形成方法及び装置

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JPH06128611A
JPH06128611A JP3101712A JP10171291A JPH06128611A JP H06128611 A JPH06128611 A JP H06128611A JP 3101712 A JP3101712 A JP 3101712A JP 10171291 A JP10171291 A JP 10171291A JP H06128611 A JPH06128611 A JP H06128611A
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ダブリュ ステンツェル、オット
Georg Sick
シック、ギョーク
Michael Hohmann
ホーマン、ミカエル
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    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属粉末を製造する際等において、溶解物等
に影響を与えることなくその流出を形成かつ制御するこ
とにある。 【構成】 コンテナから出る湯流の形成及びその次の例
えば粉末３１への微粒化のため、円錐体又は回転双曲面
の形状をなすファンネル６が設けられている。このファ
ンネルは金属製の流体冷却セグメント１１〜１５を有
し、誘導コイル７により囲まれている。ファンネルの形
状により、誘導コイル７が作用する状態でのＡＣ電流の
選択により、さらに誘導コイル７のアンペア回数の選択
により、溶解物の流れである湯流１０を形成又は阻止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属微粒体を成形する
際等における溶解物又は融成物（ｍｅｌｔ）の流出であ
るところの請求項１の前段における湯流（ｐｏｕｒｉｎ
ｇ ｓｔｒｅａｍ）の形成方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高純度な金属粉末の製造又はロストワッ
クスプロセスにおいて、比較的狭い流れを形成するよう
に、液体金属を束にすることが要求され、これにより微
粒化（ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ）ノズルによる微粒化を
可能にするか、回転盤による分割をするか又は流れ形成
により金属に不純物を加えることなくモールド中にロス
トワックスプロセスにおけるそれを鋳込みすることが行
なわれている。
【０００３】セラミックスを含まない高純度金属粉末の
製造方法は、既に知られているように、溶解物コンテナ
の外に自由に流れ出る溶解物がガススチームにより微粒
化されて、そして固まる（ＤＥ−Ａ−３ ２１１ ８６
１）。これにより、溶解物はアーク電極手段によりその
まま維持され、かつ排出路を通って流れ出るので、微粒
化は排出路より下にておこなわれる。
【０００４】さらに、合金粉末の製造方法の公知のもの
では、合金がプラズマ熱源により溶解されたり、再凝固
した材料の層が溶解した材料と熱源との間に生じるもの
がある。溶解した材料は次に溶解部屋から合金粉末製造
装置に移される（ＤＥ−Ａ−３ ４２１ ４８８）。湯
流の形成をする特別な装置は用意されていない。
【０００５】また、その他の公知の装置としては、金属
の溶解装置があり、それは誘導コイルで囲まれた金属コ
ンテナを有する（ＥＰ−Ａ−０ ３６６ ３１０，ＤＥ
−Ａ−３ ５３３ ３６４）。
【０００６】その他の公知の金属及び合金粉末の製造方
法では、溶解された金属が電磁手段、即ちコンテナを囲
むコイル、により溶けた状態に維持される（ＵＳ−Ａ−
４７６２ ５５３）。溶解された流れは、電磁コイルに
より囲まれ、それによって溶解された流れの直径をコン
トロールする。次に、金属流は、次の粉末冷却のために
小滴に分解される。溶解物が入ったコンテナの電気及び
熱に関する特徴は記載されていない。
【０００７】最後に、公知の方法としてのいわゆるドロ
ップオフ溶解では、棒状スタート材料が溶解されかつ分
散ノズルに供給される（ＤＥ−Ａ−３ ４３３ ４５
８）。その棒状材料は、ここでは誘導コイルに対して垂
直に押圧され、そのコイルの軸方向の伸び及び孔は棒の
直径より小さく、また下方の棒端は誘導コイル上の一定
の軸方向間隔をもってその正面で保持されている。この
方法における欠点は、スタート材料を棒形にしなければ
ならないことである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、で
きる限り液体金属流を薄くするときに生じる課題を基に
すると同時に、凝固することのリスクと同様に故意に再
凝固と再溶解をすることを避けている。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】上記課題は請求
項１の事項により解決される。本発明が達成した利点
は、特に、溶解物が鋳込ファンネル中にて誘導的に熱せ
られると共にコンテナの溶解物に接する冷却壁を少なく
したことである。これにより、溶解物とるつぼとの間の
熱伝達率を低く保つことができ、例えば５ｍｍから２０
ｍｍの小流出直径で連続作業における断面の凝固が阻止
される。
【００１０】
【実施例】図１には、溶解物バット１が示されており、
図にのみ示されるプラズマガン３からのプラズマビーム
２により金属溶解物又は金属融成物（ｍｅｔａｌ ｍｅ
ｌｔ）４が造られる。溶解物バット１の孔５の下には、
ファンネル形状スリット冷却誘導るつぼ６が配置されて
おり、これは放射状をなし、かつ誘導コイル７により囲
まれており、このコイルは冷却ファンネル６の外輪郭に
適合している。この誘導コイル７は、ＡＣ電流源８に接
続されている。このコイルの誘導場はファンネル６内の
溶解物４に作用し、その溶解物を熱する。冷却ファンネ
ル６の先端には孔９が設けられており、そこから液体金
属１０が流れ出る。この冷却ファンネル６は、溝１８〜
２１により分けられた複数のセグメント１１〜１７を有
する。これらのセグメント１１〜１７は、リング分配器
２３、２４、２６、２７を通って供給された水路２２、
２５を通る水により冷却される。このような水冷セグメ
ントは、それ自体は公知である（例えばＥＰ−Ａ−０
２７６ ５４４）。冷却ファンネル６の下には、分散室
２８が配置されており、そこには横方向から分散ノズル
２９の端部が入っている。このノズル２９は、液体金属
１０の落下道に正確に導かれており、高速にてノズル２
９から出るガスジェット３０が常時同じ方向から液体１
０を遮り、かつそれを分散して極めて優れた金属粒子３
１の流れにする。ガスジェット３０により受ける衝撃の
ため、これらの金属粒子３１は放射状飛行道を描いて最
終的に分散室２８の側方かつ下方に隣接する落下通路３
２に達する。落下通路３２の下端には、配達口３３が配
置されており、それを通って落下通路３２の内側スペー
スに接続可能な移動ビークル３４に達する。分散室２８
には更に計測バルブ３６を有するガス線３５が入ってお
り、これを通って装置全体を保護ガスで満たすことが可
能である。この室２８は内部ガスの排出も可能である。
しかしながら、この目的のためのノズルは図を簡単にす
るため示されていない。
【００１１】溶解物中にて減少するパワーの平均パワー
密度は、ファンネル６内の熱損失をほぼ補正する大きさ
に選択される。
【００１２】本発明にとって最も重要なことは、ファン
ネル６内の液体金属に圧力を加えかつ巻き線３７〜４２
のコイル７により発生される電磁力である。この圧力は
次式により計算されるパワー密度により決定される。
【００１３】
【数１】
【００１４】ここでｆはＡＣ場の周波数、δは浸透深
度、Ｓｏは表面上を流れるパワー密度、ｅはオイラーの
定数、ｘはファンネル６中の溶解物の表面からのファン
ネルの軸方向への距離である。
【００１５】冷却るつぼセグメント１１〜１７に溶解物
を押圧する流体圧力の補正は、冷却誘導るつぼ内の熱伝
導が、流体圧力に従属する限りにおいては重要なことで
ある。電磁放射圧力により、流体圧力を全て又は一部補
正することが可能である。放射圧力は、中央よりも溝１
８〜２１における方が大きい。
【００１６】ファンネル壁から溶解物の打ち上げがもし
も相当広い範囲において発生すると、不安定をまねくこ
とがある。もしも放射圧力が大きいため溶解物が殆ど軸
方向に押し戻されると、そのとき溶解物流出は表面張力
により完全に阻止される。これはいかなる場合にも避け
なければならない。
【００１７】溶解物の高い接触圧力は、広い熱流去の発
生をまねく。熱損失増大の補正のため、より高い誘導パ
ワーが求められる。幾何学的に根本的に不十分な電気効
率のため、不必要な大電流供給が要求される。
【００１８】ファンネル６中の溶解物に用いられる放射
圧力は大きいので、溶解物の流出は防止される。また、
空間場強さ変化がかき乱れた流れを刺激しないようにす
ることは可能ではない。この状態は、ファンネルの内側
輪郭を円錐形又は回転双曲面にすることにより改善され
る。円錐形は製造技術の見地から利点を有するが、流れ
の形成に関する工程技術の見地からは欠点がある。曲が
ったセグメント１１〜１５は、製造において困難である
が、それらはより良い力とパワーの分配を溶解物に与え
ることになる。さらに、その形状はポテンシャルファン
ネルの完全流体形に酷似している。
【００１９】液体圧力と熱損失の補正の要求を果たすた
めの電圧源８の適当な周波数は、溶解物材料に従って選
択することができる。
【００２０】図１に示す水平ガス微粒化の代わりに、垂
直ガス微粒化又は回転拡散を用いても良い。また、定常
波発生も考えられる。金属粉末の代わりに、ロストワッ
クスプロセスに用いることもでき、全ての拡散装置を用
いることが可能である。
【００２１】そこから液体金属がファンネル６中に流出
するところの貯蔵コンテナ１として、別体の誘導コイル
を有する金属水冷コンテナ又は冷却コンテナが設けられ
ても良い。また、プラズマビーム発生器３は、アーク又
は電子ビーム加熱システムに置き換え可能である。
【００２２】図２において、本発明の他の実施例が描か
れており、オーバーフローバット５０が設けられ、その
溶解物５１が出口５２を通って溶解物バット１に流出す
る。このオーバーフローバット５０の溶解物５１には、
プラズマビーム５３中に押されるロッド５５を溶解する
プラズマ源５４からのプラズマビーム５３が当てられ
る。
【００２３】水平ノズルの代わりに、環状のノズル５６
が設けられ、ファンネル６の外に抜ける流れ１０を水平
に微粒化する。微粒化された粉末を収集する比較的大き
い落下通路６２の上部は、円錐粉末中を専ら遮るところ
において図示されていない。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、ファンネルの形状、コ
イルに供給するＡＣ電流の選択、及びコイルのアンペア
回数の選択により、溶解物の流れの形成又はその流れの
阻止をすることができ、溶解物の誘導的な加熱と溶解物
に接する冷却部分の減少を図ることができ、流れの制御
を溶解物に影響を与えることなく容易にすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る鋳込ファンネルが溶解
物バット上に位置する湯流の形成装置を示す図である。
【図２】本発明の他の実施例に係るオーバーフローバッ
トと２つのプラズマバーナーを有する装置を示す図であ
る。
【符号の説明】
１ 溶解物バット ３ プラズマガン ４ 溶解物 ６ ファンネル ７ 誘導コイル ８ ＡＣ電流源 ９ 孔 １０ 液体金属 １１〜１７ セグメント １８〜２１ 溝 ２９ 分散ノズル ５０ オーバーフローバット ５６ ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホーマン、ミカエル ドイツ連邦共和国 ディ−6450 ハナウ ７ フォン−アイフ−ストラーセ 11番

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 溶解物が配置される比較的大きい溶解物
    コンテナ上のファンネルによる湯流の形成方法におい
    て、前記ファンネル６は溶解物コンテナにフランジとし
    て取り付けられ、かつ金属又は金属合金からなり、かつ
    流体冷却セグメント１１〜１５に小分けされ、ＡＣ電流
    が印加されるコイル７が前記ファンネル周囲にめぐらさ
    れ、該コイルがファンネル内の溶解物を誘導的に熱する
    ことを特徴とする湯流の形成方法。
  2. 【請求項２】 前記ファンネル６からの溶解物材料の流
    出は、前記コイル７の電流アンペア回数毎センチメート
    ルに従って封鎖又は許容されることを特徴とする請求項
    １の湯流の形成方法。
  3. 【請求項３】 前記溶解物により誘導される平均パワー
    密度は、その大きさが選択され、ファンネル６中の熱損
    失をほぼ補正することを特徴とする請求項１の湯流の形
    成方法。
  4. 【請求項４】 変化のない流出の間、前記誘導コイル７
    により引き起こされる前記ファンネル６中の溶解物の種
    々の断面レベルにおけるパワー密度による電磁圧力が選
    択され、前記ファンネル６のセグメント１０〜１７の方
    向に溶解物の流体圧力をほぼ補正することを特徴とする
    請求項１の湯流の形成方法。
  5. 【請求項５】 前記ファンネル中の固められた溶解物を
    溶融するため、熱損失により平均して失うより大きいパ
    ワー密度が用いられ、電磁圧力は前記流体コラムの静高
    さに一致する力よりも大きいことを特徴とする請求項２
    の湯流の形成方法。
  6. 【請求項６】 溶解物が配置されている溶解物コンテナ
    に連結されるファンネルによる湯流の形成装置におい
    て、（ａ）底部孔を有する溶解物コンテナ１と、（ｂ）
    前記底部孔に、溝１８〜２１で互いに分けられた複数の
    金属セグメント１１〜１５を有し、該セグメントが流体
    により冷却され、かつ内側輪郭が円錐状に傾斜する下方
    及び流れを形成する最小断面としての先端に向かって伸
    びるファンネル６と、（ｃ）該ファンネル６の周囲に巻
    きつきかつそのファンネル６の外形に適合するコイル７
    と、（ｄ）該コイル７に中波電力を供給する電流供給部
    ８と、からなることを特徴とする湯流の形成装置。
  7. 【請求項７】 前記ファンネル６の内側輪郭は、円錐形
    をなすことを特徴とする請求項６の湯流の形成装置。
  8. 【請求項８】 前記ファンネル６の内側輪郭は、実質的
    に回転双曲面をなすことを特徴とする請求項６の湯流の
    形成装置。
  9. 【請求項９】 前記ファンネル６の下に水平微粒化装置
    ２９が設けられていることを特徴とする請求項６の湯流
    の形成装置。
  10. 【請求項１０】前記コンテナ１内に溶解物５１を流し込
    むオーバーフローバット５０が設けられていることを特
    徴とする請求項９の湯流の形成装置。
  11. 【請求項１１】前記ファンネル６の下に垂直微粒化装置
    ５６が設けられていることを特徴とする請求項６の湯流
    の形成装置。
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